基于遗传算法的实测轮轨蠕滑曲线模拟

轮轨黏着-蠕滑特性直接影响着轮轨系统的工作性能和列车的运行安全。为在轮轨接触数值模型中合理地表征实测黏着-蠕滑曲线的影响,在KP模型和改进FASTSIM模型的基础上,提出了黏着-蠕滑特征参数初值计算方法,结合遗传算法设计参数拟合过程并选取合适的适应度函数,形成了一种获取描述轮轨黏着-蠕滑特性特征参数的通用方法,随后以160 km/h速度的实测蠕滑数据为例,分析对比了本文算法拟合蠕滑曲线的计算效率及与理想工况下局部接触结果的差异。研究表明:(1)本文提出的算法在拟合不同速度工况对应的实测黏着-蠕滑曲线时均具有较高的精度,提出的拟合特征参数取值范围提高了遗传算法收敛速度,与遍历法相比计算速度提高18.5倍;(2)考虑潮湿环境实测轮轨黏着-蠕滑曲线时,轮轨黏滑分布、切向接触应力较干态理想工况有显著差异,主要体现在接触斑最大切向接触应力减小、滑动区面积随蠕滑率增大的速度减缓等。本文算法满足车辆-轨道耦合动力学数值仿真要求,可更真实地模拟实际环境条件下的轮轨相互作用。

单轮对滚动试验台轮轨黏着-蠕滑虚拟试验系统

单轮对滚动试验台是模拟轮轨关系多项复杂性能试验的高精度试验系统,轨道车辆轮轨黏着-蠕滑特性受多种变量综合作用影响,试验过程复杂、设计难度大、试验结果不稳定。该文研发一种滚动基于Unity3D和UM联合仿真的滚动试验台虚拟试验系统。该系统中单轮对滚动试验台动力学仿真模型通过UM建立,应用Unity3D建立虚拟仿真环境,利用MATLAB、C#完成数据的处理与传输,在虚拟环境下设计并实现多变量作用的滚动试验台黏着-蠕滑性能虚拟试验。结果表明,该系统不仅可实现多变量作用的黏着-蠕滑特性试验设计和实验结果分析,且交互性好、试验沉浸感强,能模拟多项重要的性能试验,从而降低试验成本。

高速列车牵引传动优化黏着控制方法研究

为充分利用轮轨间黏着能力,保障高速列车牵引/制动性能发挥,提出了一种新的力矩反馈式优化黏着控制方法。当轮轨黏着条件变恶劣时,该方法可利用电机转矩、转速等信息,构建轮轨切向力系数全维状态观测器,并结合最小二乘法求得黏着蠕滑斜率,进而实施力矩反馈控制,动态调节电机转矩指令,实现复杂路况下轮轨间高黏着利用运行。随后,运用Matlab/Simulink搭建了基于CRH2型高速列车牵引传动黏着控制系统仿真模型。仿真结果验证了该方法的可行性。

不同工况下轮轨黏着-蠕滑曲线特性

在轮轨滚动接触模拟试验机上采用均匀连续变化差的试验方法,进行不同工况和不同法向力条件下的轮轨黏着-蠕滑曲线试验,并利用两种数值拟合方法研究不同试验条件下的黏着-蠕滑曲线峰值点位置和初始斜率。结果表明:不同工况下的轮轨黏着-蠕滑曲线有较大差异,与干态相比,水、油工况下不仅导致黏着系数明显降低,还会导致峰值点发生明显左移;水、油工况下撒砂可有效提高黏着系数并使峰值点位置右移;干态下法向力增加对黏着系数和峰值点位置影响较小,但会导致曲线初始阶段斜率的下降;水、油工况下法向力的增加均会使黏着峰值点位置左移,并在水态下导致黏着系数的明显下降;撒砂后法向力对黏着系数及峰值点位置的影响较小,但曲线初始阶段斜率随法向力的增加呈下降趋势。通过试验和数值拟合获得轮轨黏着-蠕滑曲线特征参数的方法可为后续轮轨黏着研究提供参考。

变摩擦系数条件下的轮轨滚动接触特性分析

采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立轮轨滚动接触有限元模型,在轮轨间使用与滑动速度相关的变摩擦系数定义切向接触属性,改变轮对角速度定义轮轨接触不同工况。在轮轨蠕滑工况下,通过对比取常系数摩擦系数和变摩擦系数的计算结果发现:变摩擦系数对轮轨滚动接触最大接触应力和接触斑面积影响较小;但是对轮轨接触斑内最大Mises应力、最大纵向切应力、最大横向切应力和蠕滑力影响较大,特别是对最大纵向切应力和蠕滑力影响幅度近20%;对轮轨滚动接触蠕滑力矢量分布的影响也应值得注意。不同工况时轮轨蠕滑率不同,变摩擦系数条件下的轮轨蠕滑力和剪切应力随蠕滑率增大而增大,当轮轨间出现完全滑动时,轮轨蠕滑力达到极限。